無間隙寬頻帶阻波式絕緣子的製作方法
2023-06-15 00:27:16 3
專利名稱：無間隙寬頻帶阻波式絕緣子的製作方法
技術領域：
本實用新型公開了一種可用於輸電線路的避雷線進行絕緣架空的無間隙寬頻帶阻波式絕緣子。屬於輸電線路工程避雷線高頻傳輸通訊技術領域。
架空避雷線是與電力線同杆架設、並位於電力線上方的導線，其作用是防止電力線被雷電直擊。為此，過去架空避雷線都通杆塔直接接地，故稱「架空地線」。近年來有些國家已把逐杆塔直接接地的避雷線，用帶有放電間隙的絕緣子絕緣起來。要求達到既對線路原有的耐雷擊水平毫無影響，又可帶來降低線損、節約電能等多項巨大的技術經濟效益，是許多國家正在逐步推廣的新技術。然而，如果絕緣放電間隙值選擇確定不當，又會造成某些新的問題。因此，如何準確地確定和經常維護保持其合理的放電間隙值，就成了保證絕緣避雷線安全、經濟、可靠運行的關鍵。由於其間隙值既不容易合理選擇確定，更不容易保持永久性的準確、不變。當間隙值偏小時將會引起(1)在正常運行工況下，其間隙頻繁放電，既達不到降低線損的功能，又產生強烈的電磁噪聲，將對線路附近的廣播、電視、載波近訊、線路高頻保護以及電子計算機系統等造成幹擾影響。(2)雷擊過後工頻續流不能熄弧，以致造成間隙燒毀。
當間隙值偏大時又會引起在最小運行方式下發生單相接地故障時，故障塔杆的絕緣間隙不能擊穿，使繼電保護難於整定，並可能造成單相重合閘選相元件拒動，直接影響繼電保護裝置的可靠性。另外由於間隙不能擊穿，避雷線上不能分流較大的短路電流，喪失對附近通訊線、纜、設備及人身的屏蔽保護作用。而且避雷線對於降低工頻過電壓和減少潛供電流的作用也因此受到影響。
由於存在上述諸多方面相互牽制的複雜問題，所以有些單位和地區不得不將這些線路絕緣避雷線的放電間隙全部短接，甚至又恢復過去的將避雷線逐杆塔接地的設計模式。因而犧牲其巨大的技術經濟效益。這種情況在山東、華東地區及其它一些地方都發生了。其根本原因就是傳統的「絕緣避雷線」設計中所採用的「放電間隙」。其本身就存在不易克服的弊病，其中不只是放電間隙值的設計、計算、選值的複雜性與準確性，而主要的是通過設計、選值的放電間隙「棒一棒」或「棒一尖」之間的10毫米或20毫米距離，在經過諸多周折運抵現場，在環境惡劣的野外施工條件下進行大工件、大工程量的施工，其放電間隙又裝設在杆塔的最頂端，當線路施工完畢，全線路每杆塔的放電間隙值很難準確無誤的調整保持在10毫米或20毫米。尤其是高壓輸電線路、出於安全的考慮，其路由大都處在荒原、高山等環境條件惡劣地帶，在此環境中，裝設在杆塔頂端的放電間隙，常年受到比地面嚴重多的暴風、雨、雪、灰塵雜物、以及鳥類等的外力破壞，再加金屬部件本身的熱脹冷縮、以及由於自身共振和強風引起的振燙等造成部件的鬆動變形，在此情況下，其放電間隙的距離是無法準確無誤的保持原設計值不變的。綜上所述，絕緣避雷線技術之所以迄今不能廣泛推廣應用，其根本原因就是「放電間隙」的問題。因此，研究一種「無間隙寬頻帶阻波式絕緣子」用來架設輸電線路的絕緣避雷線，是迫切需要解決的技術問題。
本實用新型的任務是提供一種無間隙的其造型、體積，使用方法與原絕緣子相似，在無雷擊過電壓情況下具有極高電阻而呈絕緣狀態，在雷擊過電壓幅值超過一定範圍時，又呈現低電阻狀態，能迅速洩放雷擊電流，使絕緣避雷線上的殘壓被抑止在額定範圍之內的絕緣子。而且在其呈低電阻洩放雷擊過電壓的同時，又能對寬頻帶高頻電流呈現400～1000Ω高阻抗。待有害過電壓消減之後，又迅速恢復高電阻絕緣狀態。具備響應迅速、無放電、殘壓低、通流量大、無續流、可靠性高、維護簡便，又能保證其高頻電流不間斷的正常傳輸等優點。
說明書附
圖1是本實用新型的電原理圖。圖中F1為氧化鋅電阻片組16，F2為氧化鋅電阻片組9，L1為主線圖24。說明書附圖2是本發明的構造示意圖。圖中1－上螺栓；2－螺母；3－封裝層；4－絕緣板；5－鍍錫扁鐵；6－鑄鋼框架；7－緊固螺栓；8－磷銅片；9－氧化鋅電阻片組；10－主線圈引出線；11－壓接銅板；12－絕緣緊固板；13－銅板；14－彈簧；15－緊固螺栓；16－氧化鋅電阻片組；17－磷銅片；18－壓線銅板；19－緊固螺栓；20－磷銅片；21－主線圈引出線；22－聚酯絕緣板；23－調諧元件；24－主線圈；25－鐵氧體鐵芯，26－下螺栓；27－墊圈；28－螺母；29－螺管橡皮閥出氣孔。
本實用新型的要點是採用多股分層垂直疊繞在閉合鐵氧體鐵芯上的主線圈L1，線圈兩端並聯調諧元件，和一組氧化鋅電阻片F1做為電壓鉗位器，用以保護線圈匝間絕緣和調諧元件，該氧化鋅電阻片組能承受最大短路電流時在該阻波器上產生的電壓。在該阻波器的引出線一側串聯一組氧化鋅電阻片F2，該氧化鋅電阻片組做為避雷線上允許存在電壓範圍的電壓鉗位器。上述主體構成無間隙寬頻帶阻波式絕緣子。其構造採用絕緣板、環形鑄鋼框架、螺栓、螺母等件緊固聯結和焊接，再以環氧樹脂加石英粉粒、玻璃絲等調和封裝成絕緣子狀，上、下各有做為引出線又做安裝用的螺栓、螺母。以上設置完成了本實用新型的任務。
現根據說明書附圖，介紹本實用新型的構成一種無間隙寬頻帶阻波式絕緣子，包括上螺栓1和下螺栓26，其特徵是上螺栓1由螺母2和絕緣板4夾持固定在鑄鋼框架6的上端，上螺栓1端部固定一鍍錫扁鐵5與帶鐵氧體鐵芯25的主線圈24的主線圈引出線21相聯接，主線圈24的主線圈引出線21、10之間並聯著由電感L2，電容器C1、C2，電阻R搭成串並聯網絡構成的調諧元件23和一組氧化鋅電阻片組16，主線圈引出線10與氧化鋅電阻片組9的一端相聯接，氧化鋅電阻片組9的另一端與鑄鋼框架6相聯接，在鑄鋼框架6的下端由墊圈27螺母28將下螺栓26與鑄鋼框架6固定在一起，主線圈24、調諧元件23、氧化鋅電阻片組9、16安裝在鑄鋼框架6的中間，鑄鋼框架外邊包裹著封裝層3。
本實用新型的工作原理是當外界電壓超過額定值時，氧化鋅電阻片組F2被擊穿，通過與其串聯的主線圈L1洩放電流，氧化鋅電阻片組F1以及C1、C2、L2、R組成的調諧網絡起到電壓保護和頻率展寬的作用，使主線圈L1呈現對高頻電流較高的阻抗。
本實用新型的優點如下1、無放電間隙；2、造型、體積和使用方法與目前避雷線所使用的絕緣子相同，容易設計和改造原線路。3、在無雷擊過電壓情況下具有極高電阻呈絕緣狀態。當雷擊過電壓幅值超過一定範圍時又呈現低電阻狀態，以洩放雷擊過電壓，使避雷線上的殘壓被限制在額定範圍內。4、在呈低電阻洩放雷擊過電壓的同時，而對高頻電流卻呈現高阻抗。5、待有害過電壓消減之後又迅速恢復高電阻絕緣狀態。6、具備響應迅速、無放電、殘壓低、通流量大、無續流、可靠性高、使用和維護方便的特點。7、利用「無間隙寬頻帶阻波式絕緣子」對輸電線的避雷線進行絕緣交叉加工之後第一可有效的大幅值降低電力線的傳輸損耗、節約電能。第二可有效的解決設計規程中所規定的「力求降低避雷線上感應電壓」問題。第三能解決規程中要求「雷電流過後，保證工頻續流迅速熄弧」之要求。第四由於該裝置無放電間隙不會放電，所以規程要求「保證通訊暢通，其弱電裝置不受幹擾」。也迎刃而解。第五，設計規程要求「保證發生單相接地故障時，單相重合閘裝置選相元件不拒動」也有了可靠保證。第六，能保證避雷線分流較大的短路電流，能有效保證附近通訊線、纜、設備和人身的屏蔽保護作用。第七，能有效地保證避雷線對於降低工頻過電壓和減少潛供電流的作用。第八，繼電保護容易整定能有效地保證繼電保護裝置的可靠性。第九，能在該加工方式的絕緣避雷線上開通36路載波。(國內產低12路；高12路；超高12路三機並機、頻譜總寬度為36～450KHZ)；傳送遙測、遙信傳真等信號。開通高頻保護通道。在沿線路適當地點裝設引下裝置，配合使用微型可攜式載波機又解決了巡線人員和線路檢修人員的通訊聯絡問題。
本實用新型的實例中由多股絕緣銅線分層垂直疊繞而成的主線圈24，在主線圈中間有鐵氧體材料的閉合鐵芯25，線圈兩端並聯調諧元件23和氧化鋅電阻片組16，所並聯的氧化鋅電阻片組16是用銅板13、與彈簧14壓接，主線圈引出線21是用壓線銅板18磷銅片20、鍍錫扁鐵5以緊固螺栓19緊固，並利用聚酯絕緣板22、環形鑄鋼框架6和緊固螺栓15壓緊使其接觸良好。再通過鍍錫扁鐵5經過絕緣板4以上螺栓1加墊圈螺母2緊固後做為出線和安裝用螺栓。其主線圈引出線10是利用絕緣緊固板12、壓線銅板11、磷銅片8、氧化鋅電阻片組9、環形鑄鋼框架6，以緊固螺栓7綜合緊固。所串接的氧化鋅電阻片組9為磷銅片8與環形鑄鋼框架6相壓接，再通過環形鑄鋼框架6與下螺栓26、墊圈27、螺母28的緊固壓接做為引出線。上螺栓1和下螺栓26既是出線端又做安裝用螺栓。其構造中採用環形鑄鋼框架的原因，主要是滿足抗破壞拉力2000公斤以上的要求。外形整體以環氧樹脂加石英粉粒、玻璃絲調合澆灌成瓷裙形封裝層3，主要是滿足防水、防塵、絕緣、爬距等要求。
本實用新型的主線圈根據集膚效應而採用多股相互絕緣的銅導線並聯繞制，以提高導電有效截面積並提高Q值，安裝閉合鐵氧體鐵芯，主線圈對工頻電流阻抗小，特別工頻大電流易飽和阻抗極小而對36～500KHZ的中頻電流阻抗較高。(400～1000歐)。鐵氧體鐵芯構造呈緊耦合，為了工頻短路大電流通過時迅速飽和以降低對工頻電流的阻抗，達到迅速洩放雷擊等過電壓。並接調諧元件以補償，使其對一個較寬的頻帶範圍都能獲得較平坦的阻抗曲線。另外，與主線圈並聯設置的氧化鋅電阻片組主要是保護主線圈匝間絕緣和調諧元件不被破壞。又要考慮能承受最大短路電流時在線圈兩端產生的電壓，並且分流主線圈所承受的大電流。與主線圈串聯的氧化鋅電阻片組主要是鉗制避雷線上所允許存在的電壓範圍。該實施例中主線圈用φ2.53m／m絕緣銅線並繞10層，每層15匝。鐵芯採用μ值＞4000的鐵氧體材料。調諧網路中R為300～3000歐；C1為1000～6000pf；C2為300～3000pf；L2為1毫亨～10毫亨。與主線圈並聯的氧化鋅電阻片組採用額定電壓100～200伏，標稱放電電流3000安。與主線圈引出線相串聯的氧化鋅電阻片組採用額定電壓2000～3000伏標稱放電電流5000安。上、下螺栓用M16圓鋼螺栓。在靠近氧化鋅電阻片組9處貫通鑄鋼框架6和封裝層3安裝了螺管橡皮閥出氣孔29以便洩放絕緣子內腔產生的氣體。
本實用新型的外形可作成各種樣式的絕緣子形狀，包括公知的盤式、懸式、蝶式、針式、支柱式等。
權利要求1.一種無間隙寬頻帶阻波式絕緣子，包括上螺栓1和下螺栓26，其特徵是上螺栓1由螺母2和絕緣板4夾持固定在鑄鋼框架6的上端，上螺栓1端部固定一鍍錫扁鐵5與帶鐵氧體鐵芯25的主線圈24的主線圈引出線21相聯接，主線圈24的主線圈引出線21、10之間並聯著由電感L2電容器C1、C2，電阻R搭成串並聯網絡構成的調諧元件23和一組氧化鋅電阻片組16，主線圈引出線10與氧化鋅電阻片組9的一端相聯接，氧化鋅電阻片組9的另一端與鑄鋼框架6相聯接，在鑄鋼框架6的下端由墊圈27螺母28將下螺栓26與鑄鋼框架6固定在一起，主線圈24、調諧元件23、氧化鋅電阻片組9、16安裝在鑄鋼框架6的中間，鑄鋼框架外邊包裹著封裝層3。
2.按照權利要求1所述的無間隙寬頻帶阻波式絕緣子，其特徵是主線圈24由多股絕緣銅線分層垂直疊繞而成，可採用φ2.53m／m絕緣銅線並繞10層，每層15匝。
3.按照權利要求1所述的無間隙寬頻帶阻波式絕緣子，其特徵是氧化鋅電阻片組16是用銅板13與彈簧14壓接與主線圈引出線10聯接，主線圈引出線21是用壓線銅板18、磷銅片20鍍錫扁鐵5以緊固螺栓19緊固，並利用聚脂絕緣板22、環形鑄鋼框架6和緊固螺栓15壓緊使其接觸良好。
4.按照權利要求1所述的無間隙寬頻帶阻波式絕緣子，其特徵是主線圈引出線10是利用絕緣緊固板12、壓線銅板11、磷銅片8、氧化鋅電阻片組9、環形鑄鋼框架6以緊固螺栓7綜合緊固，氧化鋅電阻片組9與磷銅片8與環形鑄鋼框架6相壓接。
5.按照權利要求1所述的無間隙寬頻帶阻波式絕緣子，其特徵是鐵氧體鐵芯25構造為緊耦合，採用μ值＞400的鐵氧體材料製成。
6.按照權利要求1所述的無間隙寬頻帶阻波式絕緣子，其特徵是調諧元件23中的電感L2為1毫亨～10毫亨，電容C1為1000～6000pf、C2為300～3000pf，電阻R為300～3000歐姆。
7.按照權利要求1所述的無間隙寬頻帶阻波式絕緣子，其特徵是氧化鋅電阻片組9採用額定電壓2000～3000伏，標稱額電電流5000安培，氧化鋅電阻片組16採用額定電壓100～200伏，標稱放電電流3000安培。
8.按照權利要求1所述的無間隙寬頻帶阻波式絕緣子，其特徵是上、下螺栓1、26用M16圓鋼螺栓。
9.按照權利要求1所述的無間隙寬頻帶阻波式絕緣子，其特徵是在靠近氧化鋅電阻片組9處貫通鑄鋼框架6和封裝層3安裝了螺管橡皮閥出氣孔29。
專利摘要本實用新型公開了一種無間隙寬頻帶阻波式絕緣子，可用於架空高壓輸電線路上的避雷線。採用了主線圈L1並聯調諧元件23和氧化鋅電阻片組9然後再與氧化鋅電阻片組16串聯聯接的方式組成避雷和阻波網絡。克服了傳統的帶放電間隙的避雷線存在的不安全損耗大的缺點。具有安全可靠、電力損耗小，同時用避雷線通訊等優點。本實用新型可用於各種電壓的電力線避雷線的架空施工，有很好的經濟效益。
文檔編號H02H9/04GK2110937SQ9123158
公開日1992年7月22日 申請日期1991年12月6日 優先權日1991年12月6日
發明者唐聖嚴, 唐勇 申請人:唐聖嚴